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pròva (tecnica)

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Descrizione generale

Determinazione delle caratteristiche intrinseche di un materiale attraverso verifiche sperimentali di laboratorio regolate da una precisa normativa che ne stabilisce, caso per caso, modalità e condizioni affinché i risultati siano obiettivamente attendibili e tra loro confrontabili. L'esame del materiale viene effettuato di norma su un campione (provino o provetta) di forma e dimensioni univocamente stabiliti dalle norme ufficiali in relazione alla prova da effettuarsi: si tratta in genere di cubi, cilindri, barre prismatiche, con dimensioni variabili tra i 5 e i 100 mm, ma anche di microprovette (∅ 1,5 mm) quando sia necessario prelevare i campioni di materiale da manufatti già ultimati. Le prove sono diverse secondo le caratteristiche che si vogliono determinare; le principali possono essere raggruppate in: prove meccaniche, "Per il diagramma tensione-deformazione vedi il lemma del 16° volume." di resistenza all'azione di forze esterne, come quelle di resistenza statica (a trazione, compressione, flessione, taglio, torsione) con conseguente determinazione dei valori limite di rottura per i singoli materiali; di fatica (o di durata), che studiano gli effetti provocati sui materiali dal continuo ripetersi di una sollecitazione; di resilienza, cioè di resistenza all'urto di un materiale; prove tecnologiche, determinanti l'attitudine di un materiale a resistere a particolari lavorazioni senza che si verifichino lesioni (per esempio prove di piegamento di un tondino metallico, di appiattimento, riscaldamento, punzonatura, saldabilità, ecc.); prove fisiche e chimiche, per determinare caratteristiche particolari di un materiale (peso specifico, igroscopicità, coefficiente di dilatazione termica, durezza, ecc.), che sia necessario conoscere per un suo corretto impiego. Notevole sviluppo hanno avuto le tecniche che permettono molti degli esami di cui sopra senza danneggiare i materiali, così come i prodotti finiti, da analizzare (prove non distruttive); queste tecniche sono basate sull'impiego di onde sonore, dell'olografia, della radioattività, delle microonde. Nelle prove che utilizzano emissione di particelle, il materiale è sottoposto a irradiazione con neutroni che inducono una temporanea radioattività la quale consente di rilevare la presenza di elementi anche in quantità minima (e quindi di definire con esattezza la composizione e le caratteristiche che ne derivano) in un materiale, oppure di ottenere un esame radiografico di materiali opachi anche ai raggi X (e quindi di metterne in evidenza la struttura interna, i difetti, le zone di fragilità, ecc.), oppure, utilizzando raggi γ (effetto Mössbauer), di determinare le variazioni di polarizzazione magnetica negli strati superficiali di materiali ferromagnetici. Le prove basate su metodi olografici permettono di visualizzare il comportamento statico e dinamico di un materiale migliorando così tutto il complesso delle prove meccaniche e tecnologiche tradizionali. Nelle prove che impiegano emissioni sonore, il materiale viene sottoposto a un fascio di ultrasuoni dei quali si raccoglie l'eco; la riflessione delle onde sonore consente di stabilire la presenza di difetti e alterazioni anche profonde che inducono ritardi nelle onde di ritorno; così è anche possibile definire lo spessore e l'uniformità di strati di rivestimento dei materiali. Queste prove sfruttano anche le emissioni acustiche di debole intensità emesse dal materiale costituente un prodotto finito in opera: opportunamente amplificate rivelano lo scorrimento dei grani cristallini del materiale per cui forniscono preziose indicazioni sul suo comportamento dinamico (per esempio il procedere di una crepa o di una fessura, lo stato di fatica con la conseguenza di una probabile prossima rottura). Molto diffuse le prove basate sulla riflessione di microonde, che si trasmettono con facilità entro un materiale, per cui forniscono precise indicazioni sulle caratteristiche fisiche e chimiche oltre a permettere di determinare dati geometrici in materiali complessi (per esempio spessore degli strati di ossidazione, dimensioni di eventuali inclusioni, ecc.).

Prove di tipo

Per ciò che riguarda motori, macchine, impianti elettrici, ecc., le prove consistono nel rilevare grandezze caratteristiche e nello stabilire il comportamento nelle condizioni di esercizio. In genere le prove sono legate alle caratteristiche specifiche della parte o dell'insieme in esame, come pure sono in funzione dello scopo che intendono raggiungere, in tal caso vengono specificate con designazioni particolari. Così le prove di tipo vengono effettuate per rilevare con grande precisione il comportamento di una macchina o di un apparecchio complesso: comprendono il rilevamento di rendimenti, di assorbimenti di energia (o di corrente generata), di temperatura, di velocità, di coppie motrici (rese o resistenti), di temperature nelle varie zone, il tutto nei diversi regimi di funzionamento previsti. Per gli apparecchi elettrici si effettua la misurazione della portata dei contatti, il potere di interruzione degli stessi, il riscaldamento, la costanza della taratura e del comportamento nel tempo. Per gli elementi che compongono macchine, motori, apparecchi, ecc., oltre alle prove sui materiali, si effettuano prove sul comportamento dell'elemento in opera, quali le prove di invecchiamento artificiale (sovratemperatura in ambiente umido, immersione in acqua, azione di ozono, cicli di riscaldamento-raffreddamento, ecc.). Le prove di tipo vengono effettuate sulla base di modalità ben precise stabilite da norme (UNI, UNEL, UNIFER, CEI in Italia, British standard in Gran Bretagna, VDE in Germania, MILL e altre in USA, ecc.). Nel caso di forniture di grandi macchine e grandi impianti, il compratore stabilisce sovente prove particolari cui intende questi siano sottoposti, da eseguirsi a opera di suoi collaudatori presso i fornitori, o presso istituti specializzati da lui scelti. Le prove di isolamento elettrico, termico, acustico vengono effettuate sia su ogni componente, sia su ogni apparecchio completo, mediante apparecchiature e strumenti idonei. La prova di rigidità dielettrica si effettua su materiali isolanti da lavorare o lavorati, e su macchine, apparecchi, impianti elettrici completi: nel primo caso è distruttiva, in quanto ha lo scopo di individuare quale differenza di potenziale (applicata sulle due facce) il materiale o il pezzo sopportano; negli altri casi serve a controllare l'efficienza dei materiali isolanti lavorati o inseriti in un pezzo completo. Le prove di riscaldamento individuano, nelle varie zone di una macchina o di un motore, i valori delle temperature raggiunte nei vari regimi di funzionamento, e i tempi (curve di riscaldamento) impiegati a raggiungerle. Le prove di rendimento tendono a individuare i valori delle perdite per riscaldamento nelle diverse parti di una macchina o di un motore ai vari regimi di funzionamento. Le prove di dispersione elettrica di una rete di terra vengono effettuate, con una tecnica complessa, tramite la misurazione della capacità di una rete di terra a disperdere correnti di guasto del relativo impianto (vedi anche collaudo, controllo).

Prove di navi e imbarcazioni

Anche i veicoli terrestri e aerei, come pure le imbarcazioni e le navi, vengono sottoposti a una serie di prove riguardanti i materiali, le strutture, le parti meccaniche, gli apparati motore (vedi anche omologazione). In particolare una nave è sottoposta, già durante la costruzione, a prove interessanti praticamente ogni suo componente, parte, sistema e, a fine costruzione, alle prove di collaudo e accettazione. Durante la costruzione le prove vanno da quelle di qualificazione dei materiali e dei semilavorati a quelle di controllo e collaudo strutturali (controllo saldature, prova tenuta compartimenti stagni, ecc.), a quelle di funzionamento di apparati e sistemi di allestimento (organi di governo; di ormeggio e salpamento; mezzi di esaurimento; prosciugamento sentine; antincendio; imbarco; sbarco; travaso e servizio carichi liquidi; impianto elettrico; impianti di ventilazione, riscaldamento, condizionamento, ecc.), a quelle di funzionamento e collaudo degli apparati motori in officina e di funzionamento a bordo. Le prove di collaudo in mare, oltre a verificare il corretto funzionamento di tutte le apparecchiature interessanti in particolar modo la navigazione, sono soprattutto dirette ad accertare i requisiti di potenza e di autonomia dell'apparato motore e l'ottenimento della prescritta velocità da parte della nave. Precedute da una serie di prove preliminari e dalle prove sugli ormeggi, cioè con nave ormeggiata e apparato motore a lento moto, si procede a varie prove a velocità progressive, effettuate su una base misurata, a prove di massima potenza e di massima velocità, a prove di consumo, prove di marcia addietro, prove di evoluzione e di manovra. Altre prove previste sono quelle di stabilità e di oscillazione, prove di vibrazioni di fondazioni e di apparecchiature, prove con mare grosso. Importanti prove sono anche quelle eseguite nella vasca navale su modelli di carene e di eliche, durante la fase di progetto (prove di rimorchio, prove di autopropulsione, ecc.).